(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析装置であって、
半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得手段と、
前記半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得手段と、
前記不良観察画像及び前記レイアウト情報を参照して前記半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析手段とを備え、
前記不良解析手段は、前記不良観察画像を参照し、前記反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定手段と、前記半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について前記解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析手段とを有し、
前記配線情報解析手段は、前記複数の配線のうちで前記解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離を参照して、前記候補配線に対する近接配線情報を取得し、
前記配線情報解析手段は、前記近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離が前記距離閾値以下である場合に、前記他の配線を前記候補配線に対する近接配線と判定するとともに、前記半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に前記距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする半導体不良解析装置。
【請求項２】
前記配線情報解析手段は、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、前記候補配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項１記載の不良解析装置。
【請求項３】
前記配線情報解析手段は、前記候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、前記複数の候補配線のうちで前記近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、前記被疑不良配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項１または２記載の不良解析装置。
【請求項４】
前記配線情報解析手段は、前記複数の配線での他の配線が前記被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、前記近接配線が前記複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、前記複数の配線についての不良解析を行うことを特徴とする請求項３記載の不良解析装置。
【請求項５】
半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析方法であって、
半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得ステップと、
前記半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得ステップと、
前記不良観察画像及び前記レイアウト情報を参照して前記半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析ステップとを備え、
前記不良解析ステップは、前記不良観察画像を参照し、前記反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定ステップと、前記半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について前記解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析ステップとを含み、
前記配線情報解析ステップは、前記複数の配線のうちで前記解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離を参照して、前記候補配線に対する近接配線情報を取得し、
前記配線情報解析ステップは、前記近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離が前記距離閾値以下である場合に、前記他の配線を前記候補配線に対する近接配線と判定するとともに、前記半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に前記距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする半導体不良解析方法。
【請求項６】
前記配線情報解析ステップは、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、前記候補配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項５記載の不良解析方法。
【請求項７】
前記配線情報解析ステップは、前記候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、前記複数の候補配線のうちで前記近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、前記被疑不良配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項５または６記載の不良解析方法。
【請求項８】
前記配線情報解析ステップは、前記複数の配線での他の配線が前記被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、前記近接配線が前記複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、前記複数の配線についての不良解析を行うことを特徴とする請求項７記載の不良解析方法。
【請求項９】
半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得処理と、
前記半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得処理と、
前記不良観察画像及び前記レイアウト情報を参照して前記半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析処理とをコンピュータに実行させ、
前記不良解析処理は、前記不良観察画像を参照し、前記反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定処理と、前記半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について前記解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析処理とを含み、
前記配線情報解析処理は、前記複数の配線のうちで前記解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離を参照して、前記候補配線に対する近接配線情報を取得し、
前記配線情報解析処理は、前記近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離が前記距離閾値以下である場合に、前記他の配線を前記候補配線に対する近接配線と判定するとともに、前記半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に前記距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする半導体不良解析プログラム。
【請求項１０】
前記配線情報解析処理は、前記複数の配線での他の配線と前記候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、前記候補配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項９記載の不良解析プログラム。
【請求項１１】
前記配線情報解析処理は、前記候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、前記複数の候補配線のうちで前記近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、前記被疑不良配線に対する前記近接配線情報を取得することを特徴とする請求項９または１０記載の不良解析プログラム。
【請求項１２】
前記配線情報解析処理は、前記複数の配線での他の配線が前記被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、前記近接配線が前記複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、前記複数の配線についての不良解析を行うことを特徴とする請求項１１記載の不良解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの不良について解析を行うための半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの不良を解析するための観察画像を取得する半導体検査装置としては、エミッション顕微鏡、ＯＢＩＲＣＨ（Optical Beam Induced Resistance Change）装置、時間分解エミッション顕微鏡などが用いられている。これらの検査装置では、不良観察画像として取得される発光画像やＯＢＩＲＣＨ画像を用いて、半導体デバイスの故障箇所などの不良を解析することができる（例えば、特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００３−８６６８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３７４６号公報
【特許文献３】特開２００７−３３０６号公報
【特許文献４】特開２００７−５４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、半導体不良解析において、解析対象となる半導体デバイスの微細化や高集積化が進んでおり、上記した検査装置を用いた不良箇所の解析が困難になってきている。したがって、このような半導体デバイスについて不良箇所の解析を行うためには、不良観察画像から半導体デバイスの不良箇所を推定するための解析処理の確実性、及びその効率を向上することが必要不可欠である。
【０００４】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、不良観察画像を用いた半導体デバイスの不良の解析を確実かつ効率良く行うことが可能な半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明による半導体不良解析装置は、半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析装置であって、（１）半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得手段と、（２）半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得手段と、（３）不良観察画像及びレイアウト情報を参照して半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析手段とを備え、（４）不良解析手段は、不良観察画像を参照し、反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定手段と、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析手段とを有し、（５）配線情報解析手段は、複数の配線のうちで解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得し、配線情報解析手段は、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定するとともに、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による半導体不良解析方法は、半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析方法であって、（１）半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得ステップと、（２）半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得ステップと、（３）不良観察画像及びレイアウト情報を参照して半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析ステップとを備え、（４）不良解析ステップは、不良観察画像を参照し、反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定ステップと、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析ステップとを含み、（５）配線情報解析ステップは、複数の配線のうちで解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得し、配線情報解析ステップは、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定するとともに、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による半導体不良解析プログラムは、半導体デバイスの不良を解析する半導体不良解析をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（１）半導体デバイスの観察画像として、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含む不良観察画像を取得する検査情報取得処理と、（２）半導体デバイスのレイアウト情報を取得するレイアウト情報取得処理と、（３）不良観察画像及びレイアウト情報を参照して半導体デバイスの不良についての解析を行う不良解析処理とをコンピュータに実行させ、（４）不良解析処理は、不良観察画像を参照し、反応情報に対応して解析領域を設定する領域設定処理と、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について解析領域を参照して不良解析を行う配線情報解析処理とを含み、（５）配線情報解析処理は、複数の配線のうちで解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得し、配線情報解析処理は、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定するとともに、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に距離閾値を設定可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記した半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムにおいては、解析対象の半導体デバイスを検査して得られた発光画像やＯＢＩＲＣＨ画像などの不良観察画像と、半導体デバイスのレイアウトに関して必要な情報とを取得する。そして、不良観察画像での反応情報（例えば反応箇所の情報）に対応して解析領域を設定し、半導体デバイスを構成する各配線（ネット）のうちで解析領域を通過する配線を抽出することによって、半導体デバイスの不良解析を行っている。このような構成によれば、不良観察画像に基づいて設定された解析領域を通過する配線によって、半導体デバイスでの不良の候補配線を推定することができる。
【０００９】
さらに、上記構成では、解析領域を通過する配線として抽出された不良の候補配線について、半導体デバイスのレイアウトに含まれる他の配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線についての情報を取得している。このように、候補配線に対して近接配線情報を抽出する構成によれば、半導体デバイスにおいて近接する配線間で発生する不良、例えば配線間のショート不良などについての情報を効率的に取得することができる。したがって、不良観察画像を用いた半導体デバイスの不良解析を確実かつ効率良く行うことが可能となる。
【００１０】
ここで、上記構成において取得される具体的な近接配線情報の内容については、近接配線情報として、候補配線に対する近接配線、及び候補配線と近接配線との近接箇所の情報を取得することが好ましい。このように、不良の候補配線に対する近接配線を特定するとともに、それらの配線間での近接箇所の情報を取得することにより、ショート不良等の不良の候補箇所を推定することが可能となる。
【００１１】
また、近接配線情報の具体的な取得方法については、不良解析装置は、配線情報解析手段が、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定することが好ましい。同様に、不良解析方法は、配線情報解析ステップが、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定することが好ましい。同様に、不良解析プログラムは、配線情報解析処理が、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定し、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、他の配線を候補配線に対する近接配線と判定することが好ましい。
【００１２】
このように、配線間の距離に対して距離閾値を設定して近接配線情報を取得することにより、候補配線に対する近接配線を確実に抽出することが可能となる。この場合の近接配線の判定方法については、具体的には例えば、候補配線の幅を距離閾値の分だけ拡大し、拡大された候補配線に対して重複部分がある配線を近接配線とする方法がある。また、このような構成において、距離閾値については、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に距離閾値を設定可能に構成されていることが好ましい。
【００１３】
また、不良解析装置は、配線情報解析手段が、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得しても良い。同様に、不良解析方法は、配線情報解析ステップが、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得しても良い。同様に、不良解析プログラムは、配線情報解析処理が、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得しても良い。
【００１４】
このように、解析領域を通過する配線として抽出された不良の候補配線について、半導体デバイスのレイアウトに含まれる他の配線との間の距離に加えて、それらの配線同士の近接長さを参照する方法によっても、候補配線に対する近接配線についての情報を好適に取得することができる。
【００１５】
また、不良解析装置は、配線情報解析手段が、候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、複数の候補配線のうちで近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、被疑不良配線に対する近接配線情報を取得することが好ましい。同様に、不良解析方法は、配線情報解析ステップが、候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、複数の候補配線のうちで近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、被疑不良配線に対する近接配線情報を取得することが好ましい。同様に、不良解析プログラムは、配線情報解析処理が、候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、複数の候補配線のうちで近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択して、被疑不良配線に対する近接配線情報を取得することが好ましい。
【００１６】
このように、抽出された複数の候補配線について、近接配線情報の取得対象として被疑不良配線を選択して不良解析を行うことにより、複数の配線についての不良解析を好適に実行することができる。また、この場合の被疑不良配線の選択方法としては、解析領域の通過回数を考慮して複数の候補配線から被疑不良配線を選択する方法を用いることができる。また、２つ以上の候補配線を被疑不良配線として選択しても良い。
【００１７】
また、上記のように複数の候補配線が抽出された場合、候補配線及び近接配線を参照して行われる複数の配線の不良解析については、不良解析装置は、配線情報解析手段が、複数の配線での他の配線が被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、近接配線が複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、複数の配線についての不良解析を行うことが好ましい。
【００１８】
同様に、不良解析方法は、配線情報解析ステップが、複数の配線での他の配線が被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、近接配線が複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、複数の配線についての不良解析を行うことが好ましい。
【００１９】
同様に、不良解析プログラムは、配線情報解析処理が、複数の配線での他の配線が被疑不良配線に対する近接配線と判定された場合に、近接配線が複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、複数の配線についての不良解析を行うことが好ましい。
【００２０】
このように、複数の配線の不良解析において、特定の候補配線に対して抽出された近接配線が他の候補配線となっているかどうか、すなわち、その近接配線が解析領域を通過する配線であるかどうかを参照することにより、半導体デバイスでの配線間のショート不良が発生している可能性が高い配線などの情報を確実に抽出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムによれば、不良観察画像において設定された解析領域を通過する配線を不良の候補配線として抽出するとともに、抽出された候補配線について、半導体デバイスのレイアウトに含まれる他の配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得することにより、配線間で発生する不良についての情報を効率的に取得して、半導体デバイスの不良解析を確実かつ効率良く行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面とともに本発明による半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２３】
図１は、本発明による半導体不良解析装置を含む不良解析システムの一実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本不良解析システム１は、半導体デバイスを解析対象とし、その観察画像を用いて不良解析を行うためのものであり、半導体不良解析装置１０と、検査情報供給装置２０と、レイアウト情報供給装置３０と、表示装置４０と、入力装置４５とを備えている。以下、半導体不良解析装置１０及び不良解析システム１の構成について、半導体不良解析方法とともに説明する。
【００２４】
半導体不良解析装置１０は、半導体デバイスの不良解析に必要なデータを入力して、その不良の解析処理を実行するための解析装置である。本実施形態による不良解析装置１０は、検査情報取得部１１と、レイアウト情報取得部１２と、不良解析部１３と、解析画面表示制御部１４と、レイアウト画像表示制御部１５とを有している。また、不良解析装置１０には、不良解析に関する情報を表示するための表示装置４０と、不良解析に必要な指示や情報の入力に用いられる入力装置４５とが接続されている。
【００２５】
不良解析装置１０において実行される不良解析に用いられるデータは、検査情報取得部１１及びレイアウト情報取得部１２によって取得される。検査情報取得部１１は、半導体デバイスの観察画像として、通常の観察画像であるパターン画像Ｐ１と、不良についての検査を行って得られた、不良に起因する反応情報を含んでいる不良観察画像Ｐ２とを取得する。また、レイアウト情報取得部１２は、半導体デバイスでの複数の配線の構成などを示すレイアウト情報を取得する。
【００２６】
図１においては、検査情報取得部１１に対して、検査情報供給装置２０が接続されており、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２は供給装置２０から取得部１１へと供給されている。この検査情報供給装置２０としては、例えば、エミッション顕微鏡装置を用いることができる。この場合には、不良観察画像Ｐ２は発光画像となる。また、検査情報供給装置２０として、ＯＢＩＲＣＨ装置を用いることができる。この場合には、不良観察画像Ｐ２はＯＢＩＲＣＨ画像となる。あるいは、これら以外の種類の半導体検査装置を供給装置２０として用いても良い。
【００２７】
また、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２があらかじめ半導体検査装置によって取得されている場合には、検査情報供給装置２０としては、それらの画像データを記憶しているデータ記憶装置が用いられる。この場合のデータ記憶装置は、不良解析装置１０の内部に設けられていても良く、あるいは外部装置であっても良い。このような構成は、半導体検査装置で観察画像を先に取りためておき、不良解析装置１０のソフトウェアを別のコンピュータ上で実行して不良解析の作業を分担して進めるような場合に有用である。
【００２８】
また、エミッション顕微鏡装置やＯＢＩＲＣＨ装置などの半導体検査装置で取得されるパターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２については、ステージ上に半導体デバイスを載置した状態で画像Ｐ１、Ｐ２が取得される。このため、両者は互いに位置合わせがされた画像として取得される。また、画像Ｐ１、Ｐ２における画像上の座標系は、例えば、半導体検査装置でのステージ座標系に対応して設定される。
【００２９】
一方、レイアウト情報取得部１２に対して、レイアウト情報供給装置３０がネットワークを介して接続されており、レイアウト画像Ｐ３などのレイアウト情報が供給装置３０から取得部１２へと供給されている。このレイアウト情報供給装置３０としては、例えば、半導体デバイスを構成する素子やネット（配線）の配置などの必要な設計情報を保持する供給装置、あるいは設計情報からレイアウト画像Ｐ３を生成するレイアウト・ビューアのＣＡＤソフトが起動されているワークステーションを用いることができる。
【００３０】
ここで、例えば半導体デバイスに含まれる複数のネットの個々の情報など、レイアウト画像Ｐ３以外のレイアウト情報については、不良解析装置１０において、必要に応じてレイアウト情報供給装置３０と通信を行って情報を取得する構成を用いることが好ましい。あるいは、レイアウト画像Ｐ３と合わせて、レイアウト情報取得部１２から情報を読み込んでおく構成としても良い。
【００３１】
また、レイアウト情報供給装置３０では、レイアウト情報に含まれる半導体デバイスの配線構成の情報は、例えばＧＤＳIIフォーマットのデータとして用意される。ＧＤＳIIデータは、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤのそれぞれでの配線パターンのパターンデータ群によって半導体デバイスの複数の配線の構成が記述された配線情報であり、半導体分野において広く用いられている。ＧＤＳIIデータでは、具体的には、上記した配線パターンは、始点、終点、及び幅のデータの組合せで指定される矩形パターンによって表現される。
【００３２】
あるいは、レイアウト情報供給装置３０において、レイアウト情報に含まれる配線構成の情報が、例えばＬＥＦ／ＤＥＦフォーマットなどの他のフォーマットによるデータとして用意される構成であっても良い。
【００３３】
また、本実施形態においては、不良解析装置１０にレイアウト画像表示制御部１５が設けられている。このレイアウト画像表示制御部１５は、画面転送ソフトウェア、例えばＸ端末によって構成され、レイアウト情報供給装置３０において描画されたレイアウト画像Ｐ３を表示装置４０での所定の表示ウィンドウに表示するなどの機能を有する。ただし、このようなレイアウト画像表示制御部１５については、不要であれば設けなくても良い。
【００３４】
検査情報取得部１１、及びレイアウト情報取得部１２によって取得された画像情報、及び複数の配線についてのレイアウト情報は、不良解析部１３へと入力される。不良解析部１３は、不良観察画像Ｐ２及びレイアウト情報を参照して、半導体デバイスの不良についての解析を行う解析手段である。また、解析画面表示制御部１４は、不良解析部１３による半導体デバイスの不良の解析結果についての情報を表示装置４０に表示させる情報表示制御手段である。また、解析画面表示制御部１４は、必要に応じて、解析結果以外で半導体デバイスの不良解析についての情報を所定の解析画面で表示する。
【００３５】
図２は、図１に示した半導体不良解析装置１０における不良解析部１３の具体的な構成を示すブロック図である。本実施形態による不良解析部１３は、領域設定部１３１と、配線情報解析部１３２とを有している。また、図３は、領域設定部１３１、及び配線情報解析部１３２によって実行される不良解析方法について模式的に示す図である。
【００３６】
領域設定部１３１は、解析対象の半導体デバイスに対し、不良観察画像Ｐ２を参照し、画像Ｐ２での反応情報に対応して解析領域を設定する設定手段である。ここで、不良観察画像Ｐ２の例としてエミッション顕微鏡装置によって取得される発光画像を考える。例えば、図３（ａ）に示す例では、不良解析で参照される反応情報として、発光画像中にＡ１〜Ａ６の６つの発光領域（反応領域）が存在する。これに対して、領域設定部１３１は、図３（ｂ）に示すように、発光領域に対応して６つの解析領域Ｂ１〜Ｂ６を設定する。
【００３７】
本実施形態においては、この領域設定部１３１は、解析領域設定部１３６と、マスク領域設定部１３７とを有している。解析領域設定部１３６は、不良観察画像Ｐ２に対して所定の輝度閾値を適用するなどの方法で解析領域の設定を行う。この設定部１３６での解析領域の設定は、自動、または操作者による手動で行われる。また、設定される解析領域の形状については、特に制限されないが、図３（ｂ）に示すように矩形状の領域（反応ボックス）に設定することが、解析の容易さなどの点で好ましい。
【００３８】
また、マスク領域設定部１３７は、不良観察画像Ｐ２を用いて不良解析を行う際のマスクとして用いられるマスク領域の設定を行う。解析領域設定部１３６は、マスク領域設定部１３７において設定されたマスク領域を用いてマスク処理された不良観察画像を参照して反応領域の抽出、及び解析領域の設定を行う。なお、このようなマスク領域の設定、マスク処理については、不要であれば行わなくても良い。
【００３９】
配線情報解析部１３２は、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線（複数のネット）について、領域設定部１３１で設定された解析領域を参照して解析を行う解析手段である。具体的には、解析部１３２は、複数の配線について解析を行い、解析領域を通過する配線を不良の候補配線（候補ネット）として抽出する。また、領域設定部１３１で複数の解析領域が設定されている場合には、解析部１３２は、複数の配線について、複数の解析領域の少なくとも１つを通過する候補配線を抽出するとともに、併せてその候補配線の解析領域の通過回数（配線が通過する解析領域の個数）を抽出する。
【００４０】
上記した例では、図３（ｃ）に示すように、解析領域設定部１３６で設定された６つの解析領域Ｂ１〜Ｂ６に対して、解析領域を通過する候補配線として４本の配線Ｃ１〜Ｃ４が抽出されている。また、これらの候補配線Ｃ１〜Ｃ４のうち、配線Ｃ１は解析領域の通過回数が３回で最も多く、配線Ｃ２は通過回数が２回、配線Ｃ３、Ｃ４は通過回数がそれぞれ１回となっている。
【００４１】
なお、このような配線情報の解析では、必要に応じてレイアウト情報取得部１２を介してレイアウト情報供給装置３０との間で通信を行って、解析を実行しても良い。このような構成としては、例えば、解析部１３２が、レイアウト情報供給装置３０に対して候補配線の抽出、及び解析領域の通過回数の取得を指示し、その結果をレイアウト情報として受け取る構成がある。
【００４２】
本実施形態においては、配線情報解析部１３２は、上記したように複数の配線から不良の候補配線を抽出するとともに、さらに抽出された候補配線について、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線情報を取得する。このような近接配線情報は、半導体デバイスにおいて近接する配線の間で生じるショート不良などの不良を解析する上で有用な情報となる。
【００４３】
具体的には、解析部１３２は、配線間の距離に対して、近接配線情報を取得するための距離閾値を設定する。そして、複数の配線に含まれる他の配線と、候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、その配線を候補配線に対する近接配線と判定する。また、解析部１３２で抽出される近接配線情報としては、具体的には例えば、候補配線に対する近接配線、及び候補配線と近接配線との近接箇所の情報を取得することが好ましい。
【００４４】
また、複数の配線の不良解析に用いられる配線情報が、配線パターンのパターンデータ群によって配線構成が記述されるＧＤＳIIフォーマット等による配線データである場合、解析部１３２は、不良の候補配線の抽出において、パターンデータ群を用いた配線パターンの等電位追跡を行うことで候補配線を抽出する。すなわち、上記した配線情報では、半導体デバイスでの配線の構造は、複数の配線パターンの集合体として記述される。したがって、このような配線パターンに対して複数のレイヤにわたって等電位追跡を実行することで、解析対象となっている配線を抽出することができる。
【００４５】
また、配線情報解析部１３２では、必要に応じて、上記のようにして抽出された複数の候補配線のうちから、実際に不良となっている可能性が高い被疑不良配線を選択する処理を行っても良い。このような被疑不良配線の選択は、解析領域の通過回数が最も多い候補配線を選択するなどの方法によって自動で、あるいは操作者によって手動で行われる。また、上記のように複数の候補配線から被疑不良配線が選択された場合、解析部１３２は、選択された被疑不良配線を対象とし、複数の配線での他の配線と被疑不良配線との間の距離を参照して、被疑不良配線に対する近接配線情報を取得する。
【００４６】
また、本実施形態においては、配線情報解析部１３２に対して、さらに解析対象選択部１３５が設けられている。解析対象選択部１３５は、不良解析の対象となっている半導体デバイスの積層構造に対し、必要に応じて、配線情報解析部１３２における不良解析の対象とする層の選択を行う選択手段である。この解析対象選択部１３５による層の選択は、不良観察画像の取得条件などを参照して行うことができる。
【００４７】
例えば、不良観察画像としてＯＢＩＲＣＨ画像を用いる場合、半導体デバイスの積層構造のうちで測定用のレーザ光が到達可能な範囲は限られている。具体的には、半導体デバイスの裏面側からレーザ光を入射させる場合、例えば最下層から４層くらいまでしかレーザ光が到達しない。したがって、不良観察画像がＯＢＩＲＣＨ画像である場合には、解析対象選択部１３５において、レーザ光が到達可能な範囲にある層を解析対象とする制限を行なうことが好ましい。
【００４８】
また、これらの不良解析に必要な画像などの情報、あるいは解析結果として得られた情報は、必要に応じて解析画面表示制御部１４によって解析画面として表示装置４０に表示される。例えば、表示制御部１４は、不良解析部１３による解析結果を示す情報、具体的には、設定部１３６で設定された解析領域の情報、あるいは解析部１３２で抽出された候補配線、及び候補配線に対する近接配線情報などを表示装置４０に表示させる。
【００４９】
このような解析結果の表示は、例えば、図３（ｃ）に示すように解析領域及び配線を含む画像によって表示しても良く、あるいは、候補配線の名称及び通過回数のカウント数などによって表示しても良い。具体的には、解析画面表示制御部１４は、解析結果として、配線情報解析部１３２によって抽出された配線を一覧表示した配線リストを表示装置４０に表示させることが好ましい。
【００５０】
また、複数の解析領域が設定されている場合には、解析結果として、配線情報解析部１３２によって抽出された候補配線（例えば任意に設定した配線の名称）、及びその配線の解析領域の通過回数（例えば通過回数を示すカウント数）を一覧表示した配線リストを表示装置４０に表示させることが好ましい。また、配線の解析領域の通過回数の表示については、通過回数をグラフ化して表示して、その視認性をさらに向上しても良い。
【００５１】
また、解析領域及び候補配線を含む画像で解析結果を表示する場合には、図３（ｃ）に示すように、候補配線（候補ネット）をレイアウト画像上でハイライト表示しても良い。また、抽出された候補配線をマウス操作等によって選択した場合に、その配線が通過している解析領域の色を変えて表示するなど、具体的には様々な表示方法を用いて良い。
【００５２】
本実施形態の不良解析部１３では、さらに位置調整部１３３が設けられている。位置調整部１３３は、パターン画像Ｐ１及びレイアウト画像Ｐ３を参照して、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２を含む供給装置２０からの観察画像と、供給装置３０からのレイアウト画像Ｐ３との間で位置合わせを行う。この位置合わせは、例えば、パターン画像Ｐ１において適当な３点を指定し、さらにレイアウト画像Ｐ３において対応する３点を指定して、それらの座標から位置合わせを行う方法を用いることができる。
【００５３】
また、不良解析部１３には、付加解析情報取得部１３４が設けられている。付加解析情報取得部１３４は、領域設定部１３１及び配線情報解析部１３２による上記した解析方法とは別の解析方法によって得られた半導体デバイスの不良についての付加的な解析情報を外部装置などから取得する。この取得された付加解析情報は、配線情報解析部１３２で得られた解析結果と合わせて参照される。
【００５４】
上記実施形態による半導体不良解析装置、及び半導体不良解析方法の効果について説明する。
【００５５】
図１に示した半導体不良解析装置１０、及び不良解析方法においては、検査情報取得部１１及びレイアウト情報取得部１２を介し、解析対象の半導体デバイスを検査して得られた不良観察画像Ｐ２と、半導体デバイスのレイアウトに関して必要な情報とを取得する。そして、領域設定部１３１において、不良観察画像Ｐ２での不良に起因する反応情報（例えば反応箇所の情報、具体的には発光画像での発光箇所の情報等）に対応して解析領域を設定し、配線情報解析部１３２において、半導体デバイスを構成する各配線のうちで解析領域を通過する配線を抽出することによって、半導体デバイスの不良解析を行っている。
【００５６】
このような構成によれば、解析領域を通過する配線によって、半導体デバイスでの膨大な数の配線の中から、不良の可能性が高い候補配線を推定することができる。例えば、不良観察画像Ｐ２での不良に起因する反応情報は、その反応箇所自体が不良箇所である場合のみでなく、配線のオープン不良、あるいは近接する配線間でのショート不良などの他の不良箇所に起因する反応箇所が含まれる。上記構成によれば、このような不良箇所等についても、解析領域を用いて好適に絞込、推定を行うことが可能である。
【００５７】
さらに、上記構成では、配線情報解析部１３２において、解析領域を通過する配線として抽出された不良の候補配線について、半導体デバイスのレイアウトに含まれる他の配線との間の距離を参照して、候補配線に対する近接配線についての情報を取得している。このように、候補配線に対して近接配線情報を抽出する構成によれば、半導体デバイスにおいて近接する配線間で発生する不良、例えば配線間のショート不良などについての情報を効率的に取得することができる。したがって、不良観察画像を用いた半導体デバイスの不良解析を確実かつ効率良く行うことが可能となる。
【００５８】
また、上記した半導体不良解析装置１０と、検査情報供給装置２０と、レイアウト情報供給装置３０と、表示装置４０とによって構成される不良解析システム１によれば、不良観察画像Ｐ２を用いた半導体デバイスの不良解析を確実かつ効率良く行うことが可能な半導体不良解析システムが実現される。
【００５９】
ここで、上記構成において取得される具体的な近接配線情報の内容については、解析部１３２は、近接配線情報として、候補配線に対する近接配線、及び候補配線と近接配線との近接箇所の情報を取得することが好ましい。このように、近接配線情報として近接配線の情報のみでなく、候補配線と近接配線とが近接しているレイアウト上の位置を示す近接箇所の情報を取得することにより、ショート不良等の不良候補箇所を好適に推定することができる。なお、近接配線情報の取得方法については、具体的にはさらに後述する。
【００６０】
また、配線情報解析部１３２は、候補配線として複数の候補配線が抽出された場合、複数の候補配線のうちで近接配線情報の取得対象となる候補配線である被疑不良配線を選択し、複数の配線での他の配線と被疑不良配線との間の距離を参照して、被疑不良配線に対する近接配線情報を取得することが好ましい。
【００６１】
このように、抽出された複数の候補配線について、近接配線情報の取得対象として被疑不良配線を選択して不良解析を行うことにより、複数の配線についての不良解析を好適に実行することができる。また、この場合の被疑不良配線の選択方法としては、解析領域の通過回数を考慮して複数の候補配線から被疑不良配線を選択する方法を用いることが好ましい。そのような方法の一例としては、解析領域の通過回数が最も多い候補配線を被疑不良配線として選択する方法がある。また、被疑不良配線として２つ以上の候補配線を選択可能な構成としても良い。
【００６２】
また、上記のように複数の候補配線が抽出された場合、候補配線及び近接配線を参照して行われる複数の配線の不良解析については、解析部１３２は、複数の配線での他の配線が被疑不良配線（近接配線情報の取得対象の候補配線）に対する近接配線と判定された場合に、その近接配線が複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、複数の配線についての不良解析を行うことが好ましい。
【００６３】
このような構成では、特定の候補配線に対して抽出された近接配線が他の候補配線となっているかどうか、すなわち、その近接配線が解析領域を通過する配線であるかどうかを参照して不良解析が行われる。この場合、例えば、被疑不良配線及び近接配線の両者が解析領域を通過する候補配線として抽出されている場合に配線間でショート不良が発生している可能性が高いと判断するなど、半導体デバイスにおける配線間での不良の発生を確実に検出することが可能となる。
【００６４】
また、上記構成では、半導体デバイスでの配線情報として配線パターンの集合体であるパターンデータ群による配線情報が用いられる場合に、不良の候補配線の抽出において、パターンデータ群における配線パターンの等電位追跡を行うことで、候補配線を抽出している。このような構成によれば、例えば、ＬＥＦ／ＤＥＦデータなどと比べて入手が容易なＧＤＳIIデータなどから得られる配線情報を用いて、不良の候補配線の抽出を効率的に実行することができる。ただし、候補配線の抽出等の不良解析においては、例えばＬＥＦ／ＤＥＦデータ等の他のフォーマットのデータを用いても良い。また、このような等電位追跡による配線の抽出は、近接配線の抽出においても必要に応じて実行される。
【００６５】
等電位追跡による具体的な候補配線の抽出方法については、半導体デバイスの複数のレイヤに対し、解析領域を通過する候補配線の抽出に用いる抽出レイヤと、配線パターンの等電位追跡に用いる追跡レイヤとを設定して候補配線の抽出を実行することが好ましい。このように、半導体デバイスの複数のレイヤにおいて、具体的なデバイス構造、不良観察画像Ｐ２の種類等に応じて抽出レイヤと、追跡レイヤとをそれぞれ設定することにより、配線パターンの等電位追跡による候補配線の抽出を好適に実行することができる。
【００６６】
また、上記した候補配線の抽出方法において、半導体デバイスの複数のレイヤに対し、配線パターンの等電位追跡が終了する終端レイヤを設定しても良い。これにより、例えばトランジスタのゲートが接続されているレイヤを終端レイヤに指定して、発光しているトランジスタを分離して検出するなど、様々な不良解析の実行が可能となる。また、この場合、等電位追跡での追跡モードとして、終端レイヤ内で終端している配線のみを抽出する追跡モードと、終端レイヤを参照しない追跡モードとを有する構成としても良い。
【００６７】
さらに、配線情報解析部１３２において、配線パターンの等電位追跡について、抽出する配線パターン（図形）の数を制限する最大抽出パターン数を設定することが可能な構成としても良い。これにより、ＧＤＳIIデータなどから得られる配線情報を用いた配線パターンの等電位追跡による候補配線の抽出を好適に実行することができる。
【００６８】
不良解析部１３の領域設定部１３１における解析領域の設定については、例えば、不良観察画像での輝度分布に対して輝度閾値を適用して反応領域を抽出し、この反応領域に基づいて解析領域を設定する方法を用いることができる。これにより、不良解析に用いられる解析領域を好適に設定することができる。また、この場合さらに、反応領域の面積と、所定の面積閾値とを比較することによって解析領域の設定に用いられる反応領域を選択しても良い。これにより、抽出された反応領域のうちでノイズやゴミ等に起因する不要な領域を除外した上で解析領域の設定を行うことが可能となる。
【００６９】
解析領域設定部１３６における解析領域の設定については、解析領域を半導体デバイスのレイアウトに対応するレイアウト座標系で設定することが好ましい。このように、不良観察画像Ｐ２から抽出される解析領域を、検査情報側の画像上での座標系ではなくレイアウト情報側のレイアウト座標系で設定することにより、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線に対する不良解析を、レイアウト座標系で設定された解析領域を参照して効率良く実行することが可能となる。
【００７０】
また、このように解析領域をレイアウト座標系で表現することにより、不良解析における解析領域の利用範囲を広げることができる。これにより、解析領域を用いた半導体デバイスの不良解析における具体的な解析方法の自由度が向上される。あるいは、解析領域を画像上の座標系で設定しても良い。不良観察画像Ｐ２等における画像上の座標系は、例えば上記したように、半導体検査装置でのステージ座標系に対応して設定される。
【００７１】
また、上記したように解析領域の設定においてレイアウト座標系を適用する場合、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２などの半導体デバイスの観察画像についても、レイアウト座標系に変換して格納することとしても良い。また、パターン画像Ｐ１、不良観察画像Ｐ２、及びレイアウト画像Ｐ３の相互の関係については、観察画像Ｐ１、Ｐ２と、レイアウト画像Ｐ３との間で位置合わせを行うことが好ましい。
【００７２】
図４は、半導体デバイスの観察画像及びレイアウト画像の対応について模式的に示す図であり、図４（ａ）はパターン画像Ｐ１、不良観察画像Ｐ２、及びレイアウト画像Ｐ３の対応関係を示し、図４（ｂ）はそれらを画像Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２の順で重畳させた重畳画像Ｐ６を示している。このように、パターン画像Ｐ１とレイアウト画像Ｐ３とは一定の対応関係を有する。したがって、位置調整部１３３において、パターン画像Ｐ１とレイアウト画像Ｐ３との各部の対応関係を参照して画像の位置合わせを行うことが可能である。これにより、半導体デバイスの配線についての不良解析の精度を向上することができる。
【００７３】
図１に示した半導体不良解析装置１０において実行される不良解析方法に対応する処理は、半導体不良解析をコンピュータに実行させるための半導体不良解析プログラムによって実現可能である。例えば、不良解析装置１０は、半導体不良解析の処理に必要な各ソフトウェアプログラムを動作させるＣＰＵと、上記ソフトウェアプログラムなどが記憶されるＲＯＭと、プログラム実行中に一時的にデータが記憶されるＲＡＭとによって構成することができる。このような構成において、ＣＰＵによって所定の不良解析プログラムを実行することにより、上記した不良解析装置１０を実現することができる。
【００７４】
また、半導体不良解析のための各処理をＣＰＵによって実行させるための上記プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録して頒布することが可能である。このような記録媒体には、例えば、ハードディスク及びフレキシブルディスクなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ及びＤＶＤ−ＲＯＭなどの光学媒体、フロプティカルディスクなどの磁気光学媒体、あるいはプログラム命令を実行または格納するように特別に配置された、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、及び半導体不揮発性メモリなどのハードウェアデバイスなどが含まれる。
【００７５】
図５は、図１に示した半導体不良解析装置１０において実行される半導体不良解析方法の一例を示すフローチャートである。本実施例では、まず、検査情報取得部１１及びレイアウト情報取得部１２を介して、不良解析に必要な不良観察画像Ｐ２を含む観察画像、及び複数の配線の配線情報を含むレイアウト情報を取得する（ステップＳ１０１、検査情報取得ステップ、レイアウト情報取得ステップ）。そして、位置調整部１３３において、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２を含む観察画像と、レイアウト画像Ｐ３との間での位置合わせを行った後（Ｓ１０２、位置調整ステップ）、画像Ｐ２及びレイアウト情報を参照して行われる半導体デバイスの不良解析を開始する（不良解析ステップ）。
【００７６】
まず、領域設定部１３１において、不良観察画像Ｐ２を参照し、画像Ｐ２での反応情報に対応して解析領域が設定される（Ｓ１０３、領域設定ステップ）。続いて、配線情報解析部１３２において、半導体デバイスのレイアウトに含まれる複数の配線について、解析領域を参照して不良解析が行われる（配線情報解析ステップ）。具体的には、複数の配線のうちで解析領域を通過する配線が、不良の候補配線として抽出される（Ｓ１０４）。候補配線の抽出では、配線情報としてＧＤＳIIデータ等が用いられている場合、等電位追跡による配線抽出が行われる。
【００７７】
抽出された候補配線の情報は、表示制御部１４によって表示装置４０の解析画面に表示される（Ｓ１０５）。このとき、必要があれば、付加解析情報取得部１３４によって故障診断結果などの付加的な解析情報を取得し、合わせて参照する（付加解析情報取得ステップ）。また、候補配線として複数の候補配線が抽出されている場合には、近接配線情報の取得対象とする配線として、複数の候補配線のうちから１つ、または必要があれば２つ以上の被疑不良配線が選択される（Ｓ１０６）。なお、候補配線が１つのみ抽出されている場合には、その配線がそのまま被疑不良配線となる。
【００７８】
続いて、配線情報解析部１３２において、近接配線情報の取得対象の候補配線である被疑不良配線と、レイアウトに含まれる複数の配線での他の配線との間の距離を参照して、被疑不良配線に対する近接配線情報が取得される（Ｓ１０７）。取得された近接配線情報は、表示制御部１４によって表示装置４０の解析画面に表示される（Ｓ１０８）。また、この近接配線情報を参照して、さらに半導体デバイスについて必要な不良解析が行われる（Ｓ１０９）。この不良解析においては、必要に応じて他の情報、例えば、抽出された近接配線が他の候補配線となっているかどうかの情報、あるいは付加的な解析情報等が参照される。また、ここでの不良解析の具体的な内容の一例としては、被疑不良配線と近接配線との間でショート不良が発生しているかどうかについての解析が挙げられる。
【００７９】
次に、不良観察画像Ｐ２の取得に用いられる半導体検査装置の一例について説明する。図６は、図１に示した検査情報供給装置２０として適用が可能な半導体検査装置の一例を示す構成図である（例えば、特許文献３、４参照）。
【００８０】
本構成例による半導体検査装置２０Ａは、観察部２１と、制御部２２とを備えている。検査対象（不良解析装置１０による解析対象）となる半導体デバイスＳは、観察部２１に設けられたステージ２１８上に載置されている。さらに、本構成例においては、半導体デバイスＳに対して不良解析に必要な電気信号等を印加するためのテストフィクスチャ２１９が設置されている。半導体デバイスＳは、例えば、その裏面が対物レンズ２２０に対面するように配置される。
【００８１】
観察部２１は、暗箱内に設置された高感度カメラ２１０と、レーザスキャン光学系（ＬＳＭ：Laser Scanning Microscope）ユニット２１２と、光学系２２２、２２４と、ＸＹＺステージ２１５とを有している。これらのうち、カメラ２１０及びＬＳＭユニット２１２は、半導体デバイスＳの観察画像（パターン画像Ｐ１、不良観察画像Ｐ２）を取得するための画像取得手段である。
【００８２】
また、光学系２２２、２２４、及び光学系２２２、２２４の半導体デバイスＳ側に設けられた対物レンズ２２０は、半導体デバイスＳからの画像（光像）を画像取得手段へと導くための導光光学系を構成している。また、テストフィクスチャ２１９は、半導体デバイスＳの不良解析のための検査を行う検査手段である。また、ＬＳＭユニット２１２は、上記した画像取得手段としての機能と合わせて、検査手段としての機能も有している。
【００８３】
光学系２２２は、対物レンズ２２０を介して入射された半導体デバイスＳからの光をカメラ２１０へと導くカメラ用光学系である。光学系２２２は、対物レンズ２２０によって所定の倍率で拡大された画像をカメラ２１０内部の受光面に結像させるための結像レンズ２２２ａを有している。また、対物レンズ２２０と光学系２２２との間には、光学系２２４のビームスプリッタ２２４ａが介在している。高感度カメラ２１０としては、例えば冷却ＣＣＤカメラ等が用いられる。
【００８４】
このような構成において、半導体デバイスＳからの光は、対物レンズ２２０及びカメラ用光学系２２２を含む光学系を介してカメラ２１０へと導かれ、カメラ２１０によって、デバイスＳのパターン画像Ｐ１などの観察画像が取得される。また、デバイスＳの不良観察画像Ｐ２である発光画像を取得することも可能である。この場合、テストフィクスチャ２１９によって電圧を印加した状態でデバイスＳから発生した光が光学系を介してカメラ２１０へと導かれ、カメラ２１０によって発光画像が取得される。
【００８５】
ＬＳＭユニット２１２は、赤外レーザ光を照射するためのレーザ光導入用光ファイバ２１２ａと、レーザ光を平行光とするコリメータレンズ２１２ｂと、平行光とされたレーザ光を反射するビームスプリッタ２１２ｅと、レーザ光をＸＹ方向に走査して半導体デバイスＳ側へと出射するＸＹスキャナ２１２ｆとを有している。また、ＬＳＭユニット２１２は、半導体デバイスＳ側からＸＹスキャナ２１２ｆを介して入射され、ビームスプリッタ２１２ｅを透過した光を集光するコンデンサレンズ２１２ｄと、集光された光を検出するための検出用光ファイバ２１２ｃとを有している。
【００８６】
光学系２２４は、半導体デバイスＳ及び対物レンズ２２０と、ＬＳＭユニット２１２との間で光を導くＬＳＭユニット用光学系である。光学系２２４は、半導体デバイスＳから対物レンズ２２０を介して入射された光の一部を反射するビームスプリッタ２２４ａと、光路変換用のミラー２２４ｂと、集光用のレンズ２２４ｃとを有している。
【００８７】
このような構成において、レーザ光源から光ファイバ２１２ａを介して出射された赤外レーザ光は、レンズ２１２ｂ、ビームスプリッタ２１２ｅ、ＸＹスキャナ２１２ｆ、光学系２２４、及び対物レンズ２２０を通過して半導体デバイスＳへと照射される。この入射光に対するデバイスＳからの反射散乱光は、デバイスＳにおける回路パターンを反映している。半導体デバイスＳからの反射光は、入射光とは逆の光路で光ファイバ２１２ｃへと入射し、光ファイバ２１２ｃに接続された光検出器によって検出される。
【００８８】
検出用光ファイバ２１２ｃを介して光検出器によって検出される光の強度は、上記したように、半導体デバイスＳに設けられている回路パターンを反映した強度となっている。したがって、ＸＹスキャナ２１２ｆによって赤外レーザ光がデバイスＳ上をＸ−Ｙ走査することにより、デバイスＳのパターン画像Ｐ１などを鮮明に取得することができる。
【００８９】
制御部２２は、カメラ制御部２５１ａと、ＬＳＭ制御部２５１ｂと、ＯＢＩＲＣＨ制御部２５１ｃと、ステージ制御部２５２とを有している。これらのうち、カメラ制御部２５１ａ、ＬＳＭ制御部２５１ｂ、及びＯＢＩＲＣＨ制御部２５１ｃは、観察部２１で実行される半導体デバイスＳの観察画像の取得や観察条件の設定などを制御する観察制御手段を構成している。
【００９０】
具体的には、カメラ制御部２５１ａ及びＬＳＭ制御部２５１ｂは、それぞれカメラ２１０及びＬＳＭユニット２１２の動作を制御することで、デバイスＳの観察画像の取得を制御する。また、ＯＢＩＲＣＨ制御部２５１ｃは、不良観察画像としてＯＢＩＲＣＨ画像を取得するためのものであり、レーザ光を走査した際に発生するデバイスＳでの電流変化等を抽出する。また、ステージ制御部２５２は、観察部２１におけるＸＹＺステージ２１５の動作を制御することで、本検査装置２０Ａでの検査箇所となる半導体デバイスＳの観察箇所の設定、あるいはその位置合わせ、焦点合わせ等を制御する。
【００９１】
また、これらの観察部２１及び制御部２２に対して、検査情報処理部２３が設けられている。検査情報処理部２３は、観察部２１において取得された半導体デバイスＳの観察画像のデータ収集、パターン画像Ｐ１及び不良観察画像Ｐ２を含む検査情報の不良解析装置１０への供給（図１参照）などの処理を行う。また、必要があれば、この検査情報処理部２３に対して、表示装置２４を接続する構成としても良い。
【００９２】
本発明による半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムについて、さらに具体的に説明する。
【００９３】
まず、候補配線に対する近接配線の抽出方法について説明する。図１及び図２に示した不良解析装置１０では、解析部１３２において、不良の候補配線について、他の配線との間の距離を参照して候補配線に対する近接配線情報を取得する。このような近接配線情報の具体的な取得方法については、上記したように、解析部１３２において距離閾値を設定し、他の配線と候補配線との間の距離が距離閾値以下である場合に、その配線を候補配線に対する近接配線と判定する方法を用いることができる。このように距離閾値を用いる構成によれば、候補配線に対する近接配線を確実に抽出することが可能となる。
【００９４】
また、このような構成において、半導体デバイスの積層構造における複数のレイヤについて、レイヤ毎に距離閾値を設定可能に構成されていることが好ましい。ここで、半導体デバイスの積層構造では、通常、レイヤ毎に配線等の設計条件が異なっている。これに対して、上記のようにレイヤ毎に距離閾値を設定する構成によれば、各レイヤの構成及び配線の設計条件に応じて、近接配線情報の取得方法を好適に設定することができる。
【００９５】
図７は、候補配線に対する近接配線の判定方法の一例を示す図である。ここでは、図７（ａ）に示すように、半導体デバイスでの複数の配線として配線Ｃ１〜Ｃ４を考え、そのうちの配線Ｃ１（実線で示す）が不良の候補配線として抽出された場合を想定して、近接配線情報の取得方法について説明する。また、ここでは、配線間の距離Ｄに対し、近接配線情報を取得するための距離閾値として、閾値Ｄｔｈが設定されているものとする。
【００９６】
図７に示す近接配線の判定方法では、図７（ｂ）に示すように、候補配線Ｃ１の幅を距離閾値Ｄｔｈの分だけ拡大し、配線幅が拡大された候補配線Ｃ１０とする。このとき、候補配線Ｃ１の元の配線幅をＷとすると、拡大された候補配線Ｃ１０の幅はＷ＋２×Ｄｔｈである。そして、他の配線Ｃ２〜Ｃ４のうちで、拡大候補配線Ｃ１０に対して重複部分がある配線を近接配線と判定する。図７（ｂ）に示す例では、配線Ｃ２〜Ｃ４のうちで拡大候補配線Ｃ１０と重複する近接箇所Ｒ２、Ｒ３を有する配線Ｃ２、Ｃ３が、それぞれ配線Ｃ１に対する近接配線と判定される。
【００９７】
また、近接配線情報の取得については、解析部１３２において、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離、及びその近接長さを参照して近接配線情報を取得する方法を用いても良い。このように、解析領域を通過する配線として抽出された不良の候補配線について、他の配線との間の距離に加えて、それらの配線同士の近接長さを参照する方法によっても、候補配線に対する近接配線についての情報を好適に取得することができる。
【００９８】
図８は、候補配線に対する近接配線の判定方法の他の例を示す図である。図８に示す近接配線の判定方法では、候補配線Ｃ１に対し、配線Ｃ２〜Ｃ４についてそれぞれ近接箇所（近接領域）Ｒ２〜Ｒ４を抽出する。そして、抽出された近接箇所Ｒ２〜Ｒ４のそれぞれについて、距離Ｄ及び近接長さＬの比Ｌ／Ｄによって決まる配線間での静電容量を求め、得られた容量値を容量閾値と比較することで近接配線かどうかを判定する。
【００９９】
次に、候補配線と近接配線との間の近接箇所の抽出方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの配線情報がＧＤＳIIフォーマットのデータとして供給されている場合を例として、配線間の近接箇所の抽出について説明する。なお、配線情報がＬＥＦ／ＤＥＦフォーマット等のデータとして供給されている場合においても、同様の方法で近接箇所を抽出することが可能である。
【０１００】
図９は、候補配線と近接配線との近接箇所の抽出方法の一例を示す図である。この例では、図９（ａ）に示すように、パターンＣ１１〜Ｃ１４の４つの配線パターンから構成される配線Ｃ１と、パターンＣ２１〜Ｃ２３の３つの配線パターンから構成される配線Ｃ２とを含む配線構成を考える。この構成では、配線Ｃ１、Ｃ２は、いずれもＸ軸またはＹ軸に平行な配線パターンによって構成されている。
【０１０１】
本実施例では、このような配線構成に対し、図９（ｂ）に示すように、配線Ｃ１と配線Ｃ２との間に４箇所の近接箇所Ｒ１〜Ｒ４が抽出されている。具体的には、配線パターンＣ１１と配線パターンＣ２１、Ｃ２２との間に、距離Ｄ１、長さＬ１の近接箇所Ｒ１が抽出されている。また、配線パターンＣ１２、Ｃ１３と配線パターンＣ２２との間に、距離Ｄ２、長さＬ２の近接箇所Ｒ２が抽出されている。また、配線パターンＣ１３と配線パターンＣ２３との間に、距離Ｄ３、長さＬ３の近接箇所Ｒ３が抽出されている。また、配線パターンＣ１４と配線パターンＣ２３との間に、距離Ｄ４、長さＬ４の近接箇所Ｒ４が抽出されている。
【０１０２】
なお、図９の実施例においては、近接する配線Ｃ１、Ｃ２の直線部分の間において近接箇所を抽出し、配線の角部分については近接箇所を抽出しない構成としている。このような構成において、図９（ｂ）で近接箇所Ｒ１〜Ｒ４を合わせたものを全体として近接箇所と捉える場合には、その近接長さについては、直線部分の並走区間の長さＬ１〜Ｌ４を足し合わせた長さを近接長さとすることが好ましい。
【０１０３】
また、近接箇所の抽出については、例えば近接する配線の直線部分のみでなく、その角部分についても近接箇所として抽出しても良い。この場合、図９（ｂ）において、近接箇所Ｒ１〜Ｒ４を含む全体を一体の近接箇所として抽出しても良い。また、ともに配線パターンＣ２３に対する近接箇所である近接箇所Ｒ３、Ｒ４については、一体の近接箇所として抽出しても良い。ただし、これらの近接箇所Ｒ３、Ｒ４では、配線間の距離Ｄ３、Ｄ４の相違により不良の発生条件が異なる。したがって、上記のように別々の近接箇所Ｒ３、Ｒ４として抽出することが、配線間での不良解析を詳細に行う上で好ましい。
【０１０４】
図１０は、候補配線と近接配線との近接箇所の抽出方法の他の例を示す図である。この例では、図１０（ａ）に示すように、パターンＣ１１〜Ｃ１３の３つの配線パターンから構成される配線Ｃ１と、パターンＣ２１〜Ｃ２３の３つの配線パターンから構成される配線Ｃ２とを含む配線構成を考える。この構成では、配線Ｃ１、Ｃ２は、いずれもＸ軸またはＹ軸に平行でなく、所定角度をなす配線パターンを含んで構成されている。
【０１０５】
本実施例では、このような配線構成に対し、図１０（ａ）に示すように、配線Ｃ１と配線Ｃ２との間に３箇所の近接箇所Ｒ１〜Ｒ３が抽出されている。具体的には、配線パターンＣ１１と配線パターンＣ２１との間に、距離Ｄ１、長さＬ１の近接箇所Ｒ１が抽出されている。また、配線パターンＣ１２と配線パターンＣ２２との間に、距離Ｄ２、長さＬ２の近接箇所Ｒ２が抽出されている。また、配線パターンＣ１３と配線パターンＣ２３との間に、距離Ｄ３、長さＬ３の近接箇所Ｒ３が抽出されている。
【０１０６】
また、この実施例では、各近接箇所での距離Ｄ、及び長さＬは、図１０（ｂ）に示す方法によって決定している。図１０（ｂ）は、上記した近接箇所Ｒ１〜Ｒ３のうちの近接箇所Ｒ２について、その距離Ｄ２、及び長さＬ２の決定方法を示している。この方法では、近接箇所Ｒ２での配線間の距離Ｄ２について、その両端での距離Ｄ２１、Ｄ２２のうちで短い方の距離Ｄ２１を配線間の距離Ｄ２としている。また、近接箇所Ｒ２での配線の近接長さＬ２について、配線Ｃ１側での長さＬ２１、配線Ｃ２側での長さＬ２２のうちで長い方の長さＬ２２を配線の近接長さＬ２としている。
【０１０７】
次に、図１に示した半導体不良解析装置１０において実行される半導体不良解析方法の具体例について、図１１〜図１３に示す解析画面の例とともに説明する。なお、以下に示す解析画面は、例えば、図１の構成において表示装置４０に表示される。
【０１０８】
図１１（ａ）に示す解析画面は、複数の配線から抽出された候補配線（候補ネット）のリストを表示する配線リスト表示画面の一例を示している。この解析画面５１０は、画面の左側に位置する配線リスト表示領域５１１と、画面の右側に位置して配線リストをヒストグラム化して表示するグラフ表示領域５１２とを有している。本画面５１０の例では、配線リスト表示領域５１１において、不良の候補配線として抽出された配線の名称（ネット）ＮＥＴ１〜ＮＥＴ８、及びそのそれぞれの解析領域の通過回数（カウント）が表示されている。また、グラフ表示領域５１２において、配線ＮＥＴ１〜ＮＥＴ８のそれぞれについて解析領域の通過回数がヒストグラム表示されている。
【０１０９】
また、本実施例では、複数の候補配線ＮＥＴ１〜ＮＥＴ８が抽出されているため、近接配線情報の取得対象として被疑不良配線が選択される。例えば、被疑不良配線として最もカウントが多い配線ＮＥＴ１を選択した場合、図１１（ｂ）の解析画面５２０に示すように、グラフ表示領域５１２において、選択された被疑不良配線ＮＥＴ１のヒストグラムがハイライト表示される。このような被疑不良配線の選択は、自動で、または操作者が画面上で配線ＮＥＴ１のヒストグラムをクリックする操作等によって手動で行われる。
【０１１０】
図１２に示す解析画面は、選択された被疑不良配線ＮＥＴ１に対する近接配線情報の取得に用いられる近接箇所抽出画面の一例を示している。この解析画面５３０は、抽出条件設定領域５３１と、抽出結果表示領域５３２と、操作表示領域５３３とを有している。
【０１１１】
抽出条件設定領域５３１では、解析画面５２０で選択された被疑不良配線ＮＥＴ１が、近接箇所抽出の対象ネットとして表示されている。また、この抽出条件設定領域５３１では、近接配線情報を取得するための距離閾値をレイヤ毎に設定可能となっている。図１２に示す例では、レイヤ１に対して０．８μｍ、レイヤ２に対して１．０μｍ、レイヤ３に対して１．２μｍの距離閾値がそれぞれ設定されている。これにより、被疑不良配線に対する近接配線の解析を詳細に実行することができる。また、このような構成において、特定のレイヤについて距離閾値を０．０μｍに設定すれば、そのレイヤについては近接配線の抽出処理が行われないこととなる。
【０１１２】
抽出結果表示領域５３２では、設定領域５３１に表示された条件で抽出された近接箇所について、その近接箇所での配線間の距離、配線同士の近接長さ、近接箇所が抽出されたレイヤ名、及び近接配線のネット名を含む情報が表示されている。
【０１１３】
図１２に示す例では、対象となっている被疑不良配線ＮＥＴ１に対し、近接箇所１として、近接配線ＮＥＴ４について、レイヤ１において距離０．６μｍ、長さ２．０μｍの近接箇所が抽出されている。また、近接箇所２として、近接配線ＮＥＴ９について、レイヤ２において距離０．６μｍ、長さ３．０μｍの近接箇所が抽出されている。また、近接箇所３として、近接配線ＮＥＴ４について、レイヤ１において距離０．７μｍ、長さ０．７μｍの近接箇所が抽出されている。なお、図１２において、近接箇所１及び近接箇所３については、同一の近接配線ＮＥＴ４についての近接箇所となっている。
【０１１４】
また、抽出条件設定領域５３１及び抽出結果表示領域５３２の下方には、近接箇所抽出に関連して必要な操作を行うための操作表示領域５３３が設けられている。図１２に示す例では、操作表示領域５３３において、配線間の距離、近接長さ、レイヤ名、またはネット名によって抽出された近接箇所をソートするためのソート操作指示領域５３４、抽出された近接箇所を配線表示画面（図３（ｃ）参照）においてハイライト表示するための近接箇所表示指示領域５３５、近接ネット（近接配線）を配線表示画面、または配線リスト表示画面においてハイライト表示するための近接ネット表示指示領域５３６、及び近接箇所抽出の終了を指示する終了ボタン５３７が設けられている。
【０１１５】
なお、表示領域５３２における抽出結果の表示において、抽出された近接配線が例えばＧＤＳIIデータでの配線パターン等であって、対応するネット名が不明な場合、その配線についてはネット名が表示されない。また、このような配線については、必要に応じて等電位追跡等を行って、ネット名等の情報を取得することが可能である。また、表示領域５３２における表示項目については、上記した配線間の距離、近接長さ、レイヤ名、及びネット名に限らず、それ以外の項目を表示しても良い。そのような項目の表示例としては、配線間の距離及び近接長さの一方または両方に基づいて求められた、近接箇所での不良確率（故障確率）を表すスコア値を表示する構成がある。また、この場合、ソート操作指示領域５３４において、スコア値によって近接箇所をソート可能な構成としても良い。
【０１１６】
図１２に示す解析画面５３０では、近接箇所１〜３のうちで、配線ＮＥＴ４による近接箇所１が自動、または操作者の手動によって選択されている。このとき、図１３（ａ）の解析画面５４０に示すように、配線リスト表示画面の配線リスト表示領域５１１及びグラフ表示領域５１２において、選択された近接配線ＮＥＴ４がハイライト表示される。
【０１１７】
このような解析画面５３０、５４０を参照することにより、被疑不良配線に対して抽出された近接配線が複数の候補配線に含まれる他の候補配線となっているかどうかを考慮して、複数の配線についての不良解析を行うことが可能である。例えば、近接箇所１〜３のうちで近接箇所２については、近接配線のＮＥＴ９が候補配線ＮＥＴ１〜ＮＥＴ８に含まれていない。したがって、解析画面５３０において近接箇所２が選択された場合には、解析画面５４０ではどの配線もハイライト表示されないこととなる。
【０１１８】
また、図１３（ｂ）の解析画面５５０は、付加解析情報取得部１３４によって取得された別の方法による付加的な解析情報（例えば、半導体のテスト結果に基づいて故障箇所を絞り込む故障診断の結果情報）を考慮して不良解析を行う場合の配線リスト表示画面の表示例を示している。ここでは、グラフ表示領域５１２において、付加的な解析情報で不良と判定されている配線ＮＥＴ１、ＮＥＴ３、ＮＥＴ４のヒストグラムが表示色を変えて表示（図中ではハッチングを付して表示）されるとともに、これらの配線が上位となるように配線リストがソートされている。
【０１１９】
また、このような解析画面５５０において、ハイライトボタンをクリックする等の操作により、図３（ｃ）に示すような画像上で、不良解析の結果と付加的な解析情報とでの一致配線をハイライト表示する構成としても良い。また、上記構成では、付加的な解析情報で不良と判定されている配線の情報を同時表示しているが、付加的な解析情報の利用については、この他にも様々な方法を用いることが可能である。例えば、本不良解析装置１０で得られた配線間の距離、近接長さ、またはそれらから求められた不良確率のスコア値による配線リストと、付加的な解析情報での不良確率のスコア値による配線リストとの２つの異なる診断結果を同時に表示して、それらの情報から配線の不良について判定を行うことが可能な構成としても良い。
【０１２０】
本発明による半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムは、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、候補配線に対する近接配線情報としては、上記構成例では、近接配線の情報、及び候補配線と近接配線との間での近接箇所の情報を取得しているが、近接配線情報については、必要に応じて近接配線の情報のみ、あるいは近接箇所の情報のみを取得する構成としてもよい。
【０１２１】
また、候補配線に対する近接配線、近接箇所の具体的な抽出方法については、図７〜図１０はその一例を示すものであり、それ以外にも様々な方法を用いて良い。一般には、半導体デバイスの複数の配線から抽出された候補配線について、複数の配線での他の配線と候補配線との間の距離を参照して近接配線情報を取得する構成であれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、不良観察画像を用いた半導体デバイスの不良の解析を確実かつ効率良く行うことが可能な半導体不良解析装置、不良解析方法、及び不良解析プログラムとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】半導体不良解析装置を含む不良解析システムの一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】不良解析部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】半導体不良解析方法について模式的に示す図である。
【図４】観察画像及びレイアウト画像の対応について模式的に示す図である。
【図５】半導体不良解析方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】半導体検査装置の一例を示す構成図である。
【図７】候補配線に対する近接配線の判定方法の一例を示す図である。
【図８】候補配線に対する近接配線の判定方法の他の例を示す図である。
【図９】候補配線と近接配線との近接箇所の抽出方法の一例を示す図である。
【図１０】候補配線と近接配線との近接箇所の抽出方法の他の例を示す図である。
【図１１】配線リスト表示画面の表示例を示す図である。
【図１２】近接箇所抽出画面の表示例を示す図である。
【図１３】配線リスト表示画面の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１…半導体不良解析システム、１０…半導体不良解析装置、１１…検査情報取得部、１２…レイアウト情報取得部、１３…不良解析部、１３１…領域設定部、１３６…解析領域設定部、１３７…マスク領域設定部、１３２…配線情報解析部、１３３…位置調整部、１３４…付加解析情報取得部、１３５…解析対象選択部、１４…解析画面表示制御部、１５…レイアウト画像表示制御部、２０…検査情報供給装置、２０Ａ…半導体検査装置、２１…観察部、２２…制御部、２３…検査情報処理部、２４…表示装置、３０…レイアウト情報供給装置、４０…表示装置、４５…入力装置。
【図１】
0005155602.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005155602.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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